Os cientistas encontraram uma maneira de garantir carregamento rápido e longa vida útil das baterias de lítio-enxofre

Dois grupos de pesquisa independentes relataram um avanço no desenvolvimento de baterias de lítio-enxofre que irão acelerar significativamente o carregamento e prolongar a vida útil da bateria. Uma equipe se concentrou em melhorar o material do cátodo, enquanto a outra desenvolveu um eletrólito sólido inovador.

Fonte da imagem: DGIST

De acordo com o TechSpot, o primeiro trabalho, liderado pelo professor Jong-sung Yu, do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia DGIST, focou na criação de um material de carbono poroso dopado com nitrogênio que melhora a velocidade de carregamento das baterias. Esse material, produzido a partir da redução térmica do magnésio, serve de base para a retenção do enxofre no cátodo da bateria. Os testes finais mostraram um resultado impressionante – a bateria atingiu uma capacidade de 705 mAh/g quando totalmente carregada em apenas 12 minutos.

Fonte da imagem: DGIST

A estrutura única de carbono formada pela reação do magnésio com o nitrogênio em altas temperaturas permitiu aumentar o teor de enxofre e melhorar o contato com o eletrólito. Isto resultou num aumento de 1,6x na capacidade em comparação com baterias convencionais quando carregadas rapidamente. Além disso, a dopagem com nitrogênio suprimiu efetivamente a migração de polissulfetos de lítio, o que ajudou a reter 82% da capacidade original mesmo após 1.000 ciclos de carga-descarga.

O segundo estudo, realizado por cientistas chineses e alemães, dizia respeito ao desenvolvimento de um eletrólito sólido que resolvesse o problema da lenta reação química entre os íons de lítio e o enxofre elementar. Este material vítreo é composto por boro, enxofre, lítio, fósforo e iodo. A principal característica aqui foi a adição de iodo, que, devido à sua capacidade de trocar elétrons rapidamente, acelerou as reações no eletrodo.

Os resultados do segundo grupo não foram menos interessantes – a bateria, que demorou pouco mais de um minuto para carregar, manteve metade de sua capacidade, enquanto a bateria com carregamento mais lento perdeu essa capacidade muito mais rápido. A uma velocidade média de carregamento, a bateria manteve mais de 80% da sua capacidade original mesmo após 25.000 ciclos, o que é significativamente superior às suas contrapartes de iões de lítio, que perdem capacidade após 1.000 ciclos.

Juntas, ambas as conquistas aproximam a aplicação prática das baterias de lítio-enxofre e sua comercialização. Embora a investigação realizada por cientistas chineses e alemães se concentre no potencial transformador dos eletrólitos sólidos na melhoria da longevidade da bateria e nas velocidades de carregamento, o trabalho da equipa DGIST mostrou a promessa de materiais catódicos avançados em cenários de carregamento rápido.